Question

降低大气中CO₂的含量及有效地开发利用 CO₂，目前工业上有一种方法是用CO₂来生产燃料甲醇。为探究反应原理，现进行如下实验，在体积为1L的恒容密闭容器中，充入1mol CO₂和3mol H₂，一定条件下发生反应：CO₂（g）+3H₂（g）CH₃OH（g）+H₂O（g）△H＝－49.0kJ/mol．测得CO₂和CH₃OH（g）的浓度随时间变化如图所示。

（1）从反应开始到平衡，氢气的平均反应速率v（H₂）=  mol/（L•min）；

（2）氢气的转化率=  _____；

（3）该反应的平衡常数为  _____（保留小数点后2位）；

（4）下列措施中能使平衡体系中n（CH₃OH）/n（CO₂）增大的是  ___。

A．升高温度                       B．充入He（g），使体系压强增大

C．将H₂O（g）从体系中分离出去    D．再充入1mol H₂

（5）当反应达到平衡时，H₂的物质的量浓度为c₁，然后向容器中再加入一定量H₂，待反应再一次达到平衡后，H₂的物质的量浓度为c₂，则c₁   c₂的关系（填“＞”、“＜”或“=”）

Answer

（1）0.225（2）75%（3）5.33（4）CD（5） ＜

【解析】

试题解析：（1）根据反应的化学方程式可知

CO2（g）+3H2（g）CH3OH（g）+H2O（g）

起始浓度（mol/L） 1 3 0 0

转化浓度（mol/L） 0.75 2.25 0.75 0.75

平衡浓度（mol/L） 0.25 0.75 0.75 0.75

从反应开始到平衡，氢气的平均反应速率v（H2）==0.225mol∙L-1∙min-1；

（2）氢气的转化率=×100%=75%；

（3）平衡常数等于生成物的浓度幂之积除以反应物的浓度幂之积，则k＝＝＝5.33；

（4）A、要使n（CH3OH）/n（CO2）增大，应使平衡向正反应方向移动。因正反应放热，升高温度平衡向逆反应方向移动，则n（CH3OH）/n（CO2）减小，A错误；B、充入He（g），使体系压强增大，但物质浓度没有变化，平衡不移动，n（CH3OH）/n（CO2）不变，B错误；C、将H2O（g）从体系中分离，平衡向正反应方向移动，n（CH3OH）/n（CO2）增大，C正确；D．再充入1molH2，平衡向正反应方向移动，n（CH3OH）增大，n（CO2）减小，则n（CH3OH）/n（CO2）增大，D正确，答案选CD。

（5）当反应达到平衡时，向容器中再加入一定量H2，氢气浓度增大，平衡向正反应方向移动，但平衡的移动不能完全抵消氢气浓度的增大，故达到新的平衡状态后，氢气浓度，一定比原平衡状态大，即c1＜c2。

考点：考查化学平衡的计算、化学平衡移动等